粤教版高中物理选修2-1 第三章 电磁感应与交变电流 单元测试 word版含答案

2018-2019学年粤教版高中物理选修2-1 第三章 电磁感应与交变电流 单元测试
一、单选题
1.在远距离输电中，输电线电阻一定，输送电功率一定，如果将输电电压提高到原来的10倍，则输电线上消耗的功率减小到原来的(??? )
A.?10倍??????????????????????????????????B.?1/10??????????????????????????????????C.?100倍??????????????????????????????????D.?1/100
2.电子式互感器是数字变电站的关键装备之一．如图所示，某电子式电压互感器探头的原理为电阻分压，ac间的电阻是cd间电阻的（n﹣1）倍，某次测量中输出端数字电压表的示数为U，则输入端的电压为（?? ）
A.?nU???????????????????????????????????B.????????????????????????????????????C.?（n﹣1）U???????????????????????????????????D.?
3.如图所示，一矩形线圈abcd ， 已知ab边长为l1 ， bc边长为l2 ， 在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω从图示位置开始匀速转动，则t时刻线圈中的感应电动势为(? )
A.?0.5Bl1l2ωsin ωt??????????????B.?0.5Bl1l2ωcos ωt??????????????C.?Bl1l2ωsin ωt??????????????D.?Bl1l2ωcos ωt
4.如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为：u=220 sin100πt（V）的交流电源，在副线圈两端并联接入规格为“22V，22W”的灯泡10个，灯泡均正常发光．除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是（?? ）
A.?变压器原、副线圈匝数比为10 ：1????????????????B.?电流表示数为1AC.?电流表示数为10A???????????????????????????????????????????????D.?副线圈中电流的频率为5Hz
5.一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t的变化规律如图所示，副线圈仅接入一个10Ω的电阻．则(　　)
A.?流过电阻的最大电流是20A?????????????B.?与电阻并联的电压表的示数是141VC.?变压器的输入功率是1×103W?????????D.?在交变电流变化的一个周期内，电阻产生的焦耳热是2×103J
6.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图连接．下列说法中正确的是（?? ）
A.?电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B.?线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间，电流计指针均不会偏转C.?电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，电流计指针静止在中央零刻度D.?电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转
7.某同学模拟“远距离输电”，将实验室提供的器材连接成如图所示电路，A，B为理想变压器，灯L1、L2相同且阻值不变．保持A的输入电压不变，开关S断开时，灯L1正常发光．则（?? ）
A.?紧闭合S，L1变亮????????????????????????????????????????????????B.?紧闭合S，A的输入功率变小C.?仅将滑片P上移，L1变亮?????????????????????????????????????D.?仅将滑片P上移，A的输入功率变小
8.某小型水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW，若以1100 V送电，则线路损失为10 kW，若以3300 V送电，则线路损失功率可变为（? ）
A.?3．3 kW??????????????????????????????B.?1．1 kW??????????????????????????????C.?30 kW??????????????????????????????D.?11 kW
9.调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压．图乙中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器．现在CD两端输入图甲所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么（?? ）
A.?由甲图可知CD两端输入交流电压U的表达式为 B.?当动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大C.?当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大D.?当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R2消耗的电功率变小
10.下列设备中利用电磁感应现象制成的是（??）
A.?发电机??????????????????????????????B.?电磁继电器??????????????????????????????C.?电磁铁??????????????????????????????D.?电动机
二、多选题
11.如图甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5A的保险丝L，原线圈匝数n1=600匝，副线圈匝数n2=120匝．当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接（?? ）
A.?阻值为14.4Ω的电阻????????????????????????????????????????????B.?并联两盏“36V，40W”的灯泡C.?工作频率为10 Hz的电视?????????????????????????????????????D.?耐压值为36V的电容器
12.如图所示，理想变压器原线圈a、b两端接正弦交变电压u，u=220 sin100πt（V），交流电压表V接在副线圈c、d两端（不计导线电阻），原、副线圈的匝数比n 1：n 2=10：1．原来开关S是断开的，则当S闭合一段时间后（?? ）
A.?交流电压表示数不变，示数为22VB.?交流电流表示数为0C.?灯泡L的亮度与开关S闭合前相同D.?若开关S始终闭合，仅改变u，使u=220 sin200πt（V），则交流电流表的示数增大
13.如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则（?? ）
A.?两次t=0时刻线圈平面均与中性面垂直????????????????B.?曲线a表示的交变电动势频率为50HzC.?曲线a、b对应的线圈角速度之比为3：2??????????????D.?曲线b表示的交变电动势有效值为5 ?V
三、填空题
14.如图所示的电表均为理想的交流电表，保险丝P的熔断电流为2A，电容器C的击穿电压为300 V，若在a、b间加正弦交流电压，并适当地调节R0和R接入电路中的阻值，使P恰好不被熔断，C恰好不被击穿，则电流表的读数为________?A，电路中电流的最大值为________?A，电压表的读数为________?V．（结果中可保留根号）
15.一正弦式交流电的电流随时间变化关系为i=10 sin314t，则其电流的有效值为________?A，频率为________?HZ，接上R=10Ω电阻后，1s内产生的热量为________?J．
16.有一台家庭使用交流电的洗衣机上标有额定电压为“220V”的字样，这“220V”指交流电电压的________（填“瞬时值”、“有效值”、“最大值”），洗衣机工作时消耗的电能________洗衣机发热产生的内能．（填“大于”、“等于”、“小于”）
四、解答题
17.某发电机输出功率是100kW，输出电压是250V，从发电机到用户间的输电线总电阻R是8Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220V，求升压变压器和降压变压器（都认为是理想变压器）的匝数比各是多少？
五、综合题
18.有一台内阻为1Ω发电机，供给一学校照明用，如图所示，升压比为1：4，降压比为4：1，输电线的总电阻R=4Ω，全校共22个班，每班有“220V，40W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则：
（1）发电机输出功率多大？
（2）发电机电动势多大？
19.如图所示，一小型发电机内有n＝100匝矩形线圈，线圈面积S＝0.10 m2 ， 线圈电阻可忽略不计．在外力作用下矩形线圈在B＝0.10 T匀强磁场中，以恒定的角速度ω＝100π rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，发电机线圈两端与R＝100 Ω的电阻构成闭合回路．求：?
（1）线圈转动时产生感应电动势的最大值；
（2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中，通过电阻R横截面的电荷量．

答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【分析】设电线上的电阻为r，则设变化前为：，电线上的消耗功率为输送电压提高10倍，输送功率不变，所以电流变为，则电线上消耗的功率变为,故选D。【点评】电能的耗损主要指的是电流的热效应而产生的，输电功率不变，输电线的电阻不变，要减小输电线路上的电能损失，必须通过增大电压的办法来减小电流，从而减少电能的耗损。
2.【答案】A
【解析】【解答】解：ac和cd是串联形式，由串联电路电压和电阻成正比，ac间的电阻是cd间电阻的（n﹣1）倍，则当某次测量中输出端数字电压表的示数为U，ac间的电压为（n﹣1）U，故输入电压为U+（n﹣1）U=nU，故A正确，BCD错误．故选：A．【分析】由ac和cd是串联形式，有串并联知识可知电压与电阻成正比，可以解得结果．
3.【答案】D
【解析】【解答】 因为开始时刻线圈平面与磁感线平行，即从垂直于中性面开始运动，所以开始时刻线圈中感应电动势最大为Em＝Bl1l2ω ， 感应电动势的表达形式应为余弦形式，因此在t时刻线圈中的感应电动势为Bl1l2ωcos ωt。故选D【分析】本题考查描述交变电流的物理量的计算，比较简单。
4.【答案】B
【解析】【解答】解：A、灯泡正常发光，灯泡两端的电压22V，原线圈两端电压有效值为220V，原、副线圈匝数之比为220：22=10：1，A错误B、副线圈的电流为 =10A，电流与匝数成反比，所以电流表示数为1A，B正确C错误；D、由表达式知交流电的角速度ω=100πrad/s，所以交流电的频率50Hz，D错误．故选：B【分析】根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，即可求得结论．
5.【答案】C
【解析】【分析】A、由图象可知，原线圈中电压的最大值为，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压最大值为，副线圈的电阻为10Ω，所以流过电阻的最大电流是；错误B、由图象可知，原线圈中电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100V，电压表测量的是电压的有效值，所以电压表的读数为100V；错误C、原副线圈的功率是相同的，输入功率和电阻的功率相等，所以；正确D、由焦耳定律有；错误故选C。【点评】根据图象求得输出电压的有效值、周期和频率等，掌握理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系是解决本题的关键。
6.【答案】A
【解析】【解答】解：A、电键闭合后，线圈A插入或拔出时，穿过B的磁通量都会发生变化，都会产生感应电流，电流计指针都会偏转，故A正确，B错误；C、电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，线圈A中的电流发生变化，穿过B的磁通量发生变化，B中会产生感应电流，电流计指针发生偏转，故C错误；D、电键闭合后，只要滑动变阻器的滑片P移动，不论是加速还是匀速，穿过B的磁通量都会变化，都会有感应电流产生，电流计指针都会偏转，故D错误；故选A．【分析】穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合电路中会产生感应电流，根据题意判断磁通量是否变化，然后答题．
7.【答案】D
【解析】【解答】解：A、闭合s，则消耗功率增大，B副线圈中电流增大，B原线圈电流也增大，则R上损失的电压和功率增大，则B输入电压UB1=UA2﹣IR，减小，灯泡两端电压UB2减小，故灯泡会变暗，故A错误；B、有上分析知A的输入电流增大，电压不变，根据P=UI知输入功率增大，故B错误；CD、仅将滑片P上移，A副线圈匝数减小，则输出电压减小，B的输入电压减小，灯泡电压也减小，故L1变暗，消耗功率减小，则A输入功率减小，故C错误，D正确；故选：D【分析】理想变压器的输入功率由输出功率决定，输出电压有输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关，明确整个过程中的功率、电压关系．理想变压器电压和匝数关系．
8.【答案】B
【解析】【解答】根据P损＝ 可知，热损失功率跟输送电压的平方成反比，故B选项符合题意。故答案为：B。【分析】电能在传输的过程中总功率保持不变，电流与电压成反比，而整个传送的过程中，只有热消耗。
9.【答案】D
【解析】【解答】解：A、由甲可知，交流电电压最大值为36 V；周期为0.02S，则表达式为36 sin（ t）=36 sin（100πt），故A错误；B、变压器只能改变电流和电压，不能改变交流电的周期和频率，故B错误；C、当滑片向下移动时，输出端电阻减小，则电流增大，电流表示数增大；但电压不变，故C错误；D、由C的分析可知，总电流增大，故R1分压增大，并联部分电压减小，故R2两端的电压减小，电功率减小，故D正确；故选：D．【分析】由甲图可知交流电的表达式；P移动改变了副线圈的匝数，滑片移动改变了负载的电阻，结合变压器的特点和欧姆定律去分析．
10.【答案】A
【解析】【分析】电磁感应现象的内容是：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流A、发电机的前提是运动，结果是产生电流，利用电磁感应现象原理，符合题意；B、电磁继电器是利用电流周围存在着磁场，不符合题意；C、电磁铁，利用电流的磁效应原理，不符合题意。D、电动机的前提是供电，结果是产生运动，利用通电导体在磁场中受力的原理，不符合题意；故选A。【点评】 发电机、动圈式话筒利用电磁感应现象原理，带电动机的用电器、扬声器利用通电导体在磁场中受力原理，带电磁铁的仪器利用是电流的磁效应原理，是一道基础题。
二、多选题
11.【答案】A,B
【解析】【解答】解：由原线圈电流最大为0.5A知副线圈允许的最大电流为 =2.5A．A、由乙图知输入电压有效值为180V，所以副线圈两端电压有效值为 =36V，接阻值为14.4Ω的电阻时，电流为 =2.5A，此时原线圈中是流I1= =0.5A，可以正常工作，故A正确；B、并联两盏的“36V 40W”灯泡时，电流为2× ＜2.5A，B正确；C、由乙图知周期为0.02s频率为50Hz，不能为10Hz的电视供电；故C错误；D、副线圈两端电压峰值为36 V，超过电容的耐压值；故D错误；故选：AB【分析】根据保险丝计算出副线圈中允许的增大电流，由乙图可知电源的峰值和周期，结合欧姆定律进行判断．
12.【答案】A,C,D
【解析】【解答】解：A、原来开关S是断开的，则当S闭合一段时间后，电阻变小，原线圈电压不变，匝数比不变，所以副线圈电压不变，原线圈电压的有效值为 ，根据电压与匝数成正比，得 ，电压表示数为22V，故A正确；B、电容器通交流，隔直流，交流电流表读数为有效值，交流电流表的示数不为0，故B错误；C、原来开关S是断开的，则当S闭合一段时间后，灯泡两端的电压不变，所以灯泡的亮度不变，故C正确；D、角速度由100π变为200π，由ω=2πf知交流电的频率变大，容抗减小，交流电流表示数变大，故D正确；故选：ACD【分析】根据电压与匝数成正比求得副线圈电压，电压表示数为有效值，电容器不断的充电和放电，电流表示数不为0；原线圈电压频率变大，电容器的容抗减小，电流表的示数变大
13.【答案】C,D
【解析】【解答】解：A、在t=0时刻，线圈一定处在中性面上，此时磁通量最大；故A错误；B、由图可知，a的周期为4×10﹣2s；b的周期为6×10﹣2s，曲线a的交变电流的频率f= =25Hz；故B错误；C、则由n=可知，转速与周期成反比，故转速之比为：3：2；故C正确；C、曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2，D、根据Em=nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是10V，则有效值为U= ；故D正确；故选：CD．【分析】根据图象可分别求出两个交流电的最大值以及周期等物理量，然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等．
三、填空题
14.【答案】2；；300
【解析】【解答】解：据题意知，使P恰好不被熔断，其电流为有效值，所以电流表的示数为2A，电路中电流的最大值为：= C恰好不被击穿，击穿电压为交流电的最大值，电压表的示数为交流电的有效值，即为：U= = =300V；答案：2， ，300【分析】首先明确电容器C的击穿电压为300V是交流电的最大值，保险丝P的熔断电流为2A为有效值；利用交流电最大值和有效值的关系即可求解．
15.【答案】10；50；1000
【解析】【解答】解：由图可知，该交流电的最大值为Im=10 A，周期为T=0.02s，所以有：有效值I= =10A；频率f= ；根据焦耳定律得一周期内产生的热量Q=I2Rt=102×10×1J=1000J；故答案为：10，50，1000【分析】根据图象可读出该交流电的周期和最大值，然后根据频率和周期，最大值与有效值的关系可直接求解．根据焦耳定律求出一周期内产生的热量．
16.【答案】有效值；大于
【解析】【解答】一台使用交流电的电洗衣机上标有额定电压为“220V”的字样，电器额定值，都是指有效值，故这“220V”是指交流电压的有效值，由于洗衣机为非纯电阻电路，消耗的电能只有小部分转化为内能，故洗衣机工作时消耗的电能大于洗衣机发热产生的内能故答案为：有效值，小于【分析】用电器上标注的额定值，都指的是有效值；洗衣机为非纯电阻电路，消耗的电能只有小部分转化为内能
四、解答题
17.【答案】解：由P=UI可得：升压变压器的原线圈输入电流： 输电线上损失的功率： 由P损=I2R得；输电线上的电流 由 得：升压变压器的匝数比 用户得到的功率 P4=P3=P1﹣P损=100×103﹣5×103W=95×103W由P=UI可得：降压变压器原线圈两端的电压 由 得：降压变压器的匝数比： 答：升压变压器和降压变压器的匝数比1分别为：1：16?? 190：11．
【解析】【分析】发电机输出功率是100kW，输出电压是250V，根据P=UI可计算出升压变压器原线圈的输入电流I1 ， 在根据输电线上的功率损失为5%，可计算出升压变压器副线圈的电流I2 ， 根据 即可求出升压变压器的匝数比；由题意可计算出用户得到的功率，根据P=UI又可计算出降压变压器原线圈两端的电压，根据 即可求出降压变压器的匝数比．
五、综合题
18.【答案】（1）解：降压变压器的输出功率为：P=40×22×6=5280W降压变压器副线圈的电流： =24A，降压变压器原线圈的电流： 输电线损失的功率： =144W所以输入功率：P1=5280+144=5424W（2）解：降压变压器原线圈电压为： 输电线上损失的电压为：△U=I3R=24V则发动机的输出电压为：U2=880+24=904V所以发电机原线圈电压： =226V根据电流与匝数成反比知发电机原线圈中电流为 ，发电机内阻分压：Ur=24×1=24V电动势为：E=226+24=250V
【解析】【分析】根据用户端所有灯泡消耗的电功率得出降压变压器的输出功率，根据P=UI求出降压变压器副线圈的电流，结合电流比等于匝数之反比求出输电线上的电流，根据输电线上的功率损失，抓住降压变压器的输入功率求出发电机的输出功率．从而得出输电线上的电压损失．根据降压变压器的输出电压，结合匝数比得出降压变压器的输入电压，通过电压损失得出升压变压器的输出电压，从而通过匝数比得出输入电压，结合升压变压器原线圈中的电流，根据闭合电路欧姆定律求出发电机的电动势．
19.【答案】（1）线圈中感应电动势的最大值Em＝nBSω＝3.14×102 V.（2）设从线圈平面通过中性面时开始，线圈通过90°角所用时间为Δt ， 线圈中的平均感应电动势 所以通过电阻R的平均电流 在Δt时间内通过电阻横截面的电荷量
【解析】?【分析】本题主要是第（2）中通过电阻R横截面的电荷量的计算，电荷量 中的I应该是平均电流，而不是有效值。